淺析機(jī)載預(yù)警雷達(dá)協(xié)同探測(cè)技術(shù)

孫永強(qiáng)

（空軍預(yù)警學(xué)院，湖北 武漢 430019）

【摘 要】新形勢(shì)作戰(zhàn)背景下對(duì)預(yù)警機(jī)提出了更為苛刻的要求，特別是戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜的電磁干擾和自身的隱身兩個(gè)方面。本文就針對(duì)新形勢(shì)下預(yù)警機(jī)雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，并對(duì)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】作戰(zhàn)環(huán)境；雷達(dá)；缺失；技術(shù)；分布式協(xié)同

預(yù)警機(jī)的最大作用就是在有強(qiáng)雜波的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)和跟蹤，當(dāng)前衡量雷達(dá)的指標(biāo)有探測(cè)能力、抗干擾能力、反雜波能力等。當(dāng)前預(yù)警機(jī)雷達(dá)的基本構(gòu)架是采用有源相控陣和STAP處理結(jié)合，把機(jī)械掃描加入到雷達(dá)基本架構(gòu)中將是新的應(yīng)用前景。E-2D和APY-9是預(yù)警機(jī)雷達(dá)的標(biāo)桿之作。

一、機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）體系化和網(wǎng)絡(luò)化

在實(shí)戰(zhàn)環(huán)境中單機(jī)預(yù)警是很難實(shí)現(xiàn)反干擾和反隱身，所以要實(shí)現(xiàn)空中多平臺(tái)協(xié)同預(yù)警才是提升綜合作戰(zhàn)水平的保證。通過單平臺(tái)、多平臺(tái)、多平臺(tái)有源和無源綜合手段開展空域探測(cè)，提高整體反隱身能和抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)中心戰(zhàn)相網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)轉(zhuǎn)變，提升作戰(zhàn)效能。

預(yù)警機(jī)可以實(shí)現(xiàn)雙基無人協(xié)同探測(cè)，提高對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)。雙基地雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了收不發(fā)的無人機(jī)與發(fā)射功率更大的預(yù)警機(jī)的完美結(jié)合，提高了預(yù)警機(jī)的作戰(zhàn)能力。

（二）一體化和寬帶化

預(yù)警機(jī)必然要將高低頻段相結(jié)合，以提高全息感知能力。隱身目標(biāo)在低頻段的隱身效果會(huì)降低，在高頻段的RCS與普通目標(biāo)一樣（1㎡-2㎡）。我國(guó)現(xiàn)役的預(yù)警機(jī)頻段大部分在L與S波段，將頻段下探到UHF和VHF頻段將提高對(duì)隱身目標(biāo)的探測(cè)。如果載機(jī)資源充足，可以將L和S頻段與低頻段結(jié)合使用，提高探測(cè)和跟蹤的精度。海空目標(biāo)識(shí)別將是預(yù)警機(jī)將來的發(fā)展趨勢(shì)，在海空目標(biāo)識(shí)別中要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)定位和偵察對(duì)象成像，做到發(fā)現(xiàn)、定位、打擊、效果反饋的一機(jī)多能的功能。

（三）小型化和共形化

大型飛機(jī)可以為預(yù)警雷達(dá)提供安裝天線的面積，其大的載重可以為預(yù)警雷達(dá)提供電源和載重，因此大型飛機(jī)一直是預(yù)警機(jī)的首選，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，雷達(dá)呈現(xiàn)出小型化和共享化的趨勢(shì)，也使得對(duì)飛機(jī)的要求不斷降低，運(yùn)八、SaaB340B、G550等中型機(jī)也可以為預(yù)警雷達(dá)提供安身之所。隨著導(dǎo)彈技術(shù)的不斷提高和維護(hù)費(fèi)用的增加，大中型機(jī)的空中預(yù)警受到了極大威脅。現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中，無人機(jī)有著快速靈活的特點(diǎn)，可以深入敵后進(jìn)行高空偵察，在獲取信息方面具有強(qiáng)大的又是，將來無人預(yù)警機(jī)將是預(yù)警機(jī)發(fā)展的新趨勢(shì)，無人機(jī)作為預(yù)警平臺(tái)可以有效的降低綜合使用成本。

（四）相控陣和智能化

我們知道有源相控陣可以提高反雜波和抗干擾能力，在預(yù)警雷達(dá)中使用有源相控陣可以提高雷達(dá)的環(huán)境適應(yīng)能力，特別是和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合可以提供更為先進(jìn)和復(fù)雜的算法，軟件技術(shù)可以提高成像的精細(xì)化，智能化技術(shù)將提高雷達(dá)在強(qiáng)雜波和干擾環(huán)境下的探測(cè)能力。STAP處理是基于理想雜波模型的最佳濾波，但是雷達(dá)的實(shí)際工作環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜環(huán)境，一定程度上影響了STAP的發(fā)揮，未來預(yù)警機(jī)將實(shí)現(xiàn)在STAP基礎(chǔ)上智能化處理，提高發(fā)射和處理數(shù)據(jù)能力。

二、分布式協(xié)同探測(cè)技術(shù)

雷達(dá)反隱身技術(shù)途徑是通過提高雷達(dá)的功率孔徑積，也就是提高發(fā)射天線的孔徑，從能量的維度看，由于受到天線罩的限制，天線孔徑也受到了限制，提高雷達(dá)發(fā)射功率的可行性也比較小，如果采用分布式貼到機(jī)身表面就可以比背負(fù)式天線就可以優(yōu)先的提高天線的總孔徑，提高的數(shù)量級(jí)將是1到2個(gè)數(shù)量級(jí)。子孔徑呈正交波形獨(dú)立發(fā)射，協(xié)同探測(cè)區(qū)域，并在接收端采用MIMO+STAP模式將信號(hào)進(jìn)行相參處理，同時(shí)這也為隱身目標(biāo)的探測(cè)提供了一種可能性。

（一）分布式雷達(dá)相參處理模型

分布式雷達(dá)有n個(gè)子孔徑發(fā)射正交波形，有m個(gè)子陣進(jìn)行接收，處理原理為先用m個(gè)參考信號(hào)對(duì)每個(gè)接收通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配濾波，對(duì)發(fā)射信號(hào)的回波進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的匹配濾波輸出，然后形成聯(lián)合波束，經(jīng)過接收端處理形成等效發(fā)射波束與接收波束并進(jìn)行后續(xù)STAP數(shù)據(jù)處理。分布式射頻相參探索主要解決的問題就是多子孔徑的優(yōu)化處理、多子孔徑手法方向圖綜合技術(shù)、雜波抑制方法等。

（二）多平臺(tái)協(xié)同探測(cè)技術(shù)

多平臺(tái)探測(cè)技術(shù)是在多架有人機(jī)或在多架無人機(jī)之間對(duì)同一空域進(jìn)行聯(lián)合探測(cè)，多平臺(tái)協(xié)同探測(cè)是未來多平臺(tái)預(yù)警作戰(zhàn)的主要方向，當(dāng)兩架以及兩架以上預(yù)警機(jī)在同一空域進(jìn)行探測(cè)，每架預(yù)警機(jī)既接收本機(jī)發(fā)射回波信號(hào)，又接收他機(jī)回波信號(hào)，兩架預(yù)警機(jī)之間通過數(shù)據(jù)連接進(jìn)行時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)互聯(lián)。當(dāng)一架有人預(yù)警機(jī)與多架無人預(yù)警機(jī)進(jìn)行聯(lián)合對(duì)同一空域探測(cè)時(shí)，無人預(yù)警機(jī)可以只接收回波信號(hào)，有人預(yù)警機(jī)只發(fā)射信號(hào)，這樣可以最大限度的增加輻射范圍，當(dāng)然多架無人預(yù)警機(jī)可以按照不同的工作頻率和波形進(jìn)行發(fā)射，有人預(yù)警機(jī)則采用多通道接收，按照MIMO模式進(jìn)行信息處理與匹配，最終形成目標(biāo)圖像。

（三）多平臺(tái)協(xié)同預(yù)警系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

多平臺(tái)協(xié)同預(yù)警出現(xiàn)的問題需要們不斷解決，例如有多平臺(tái)在時(shí)空和相位同步方面的技術(shù)不成熟、多基地雜波抑制技術(shù)研究不成熟、多平臺(tái)空中布站技術(shù)問題、時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)保密傳輸問題、多平臺(tái)數(shù)據(jù)融合問題都是需要解決的。

三、總結(jié)

預(yù)警機(jī)是綜合探測(cè)的重要組成部分，雷達(dá)是預(yù)警機(jī)核心部分。預(yù)警機(jī)本身面臨著來自于隱身飛機(jī)、遠(yuǎn)程打匹配濾波皿擊武器、復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境、新型作戰(zhàn)樣式的挑戰(zhàn)。本文對(duì)預(yù)警機(jī)雷達(dá)的展前景做了分析，并在此基礎(chǔ)上就分布式協(xié)同探測(cè)技術(shù)進(jìn)行模型和需解決問題進(jìn)行了探討。

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